钢铁化学分析须知
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中冶京诚（营Biblioteka Baidu）装备技术有限公司检验中心培训教材
钢铁化学分析须知
赵 晗 周春燕 刘 杰 王法庆 王选英 孙盛敏
（２０１１年５月１５日）
第 1 页 共 80 页
中冶京诚（营口）装备技术有限公司检验中心培训教材
前言
本须知适用于理化检验人员学习相关炼铁、炼钢知识的参考书。有益于对冶 金知识的了解，有助于相关理化检验分析结果的判断及分析。 理化检验是确保产品内在质量、鉴定科研结果、评鉴产品性能的重要科学依 据。为此，确保专业配套，检测技术齐全，管理有序，人员精干，能独立履行其 技术职责尤为重要。 不但要满足日常的检测和复检的测试工作，还必须对材料及 其工艺，产品的质量和性能主动地实施控制、指导和推动。此外还要开展新的检 测技术和测试方法的研究。特别是高级理化检测人员，不但是专业技术带头人， 而且还应该是一名出色的科技研究人员 中冶京诚（营口）装备技术有限公司质量部检测中心的化学分析人员，应具 备高中以上的文化水平， 并经历一定时间的实践和技术培训，具有一定的化学分 析的基础理论和基本知识， 对化学分析方法原理，技术条件能充分理解和熟练使 用，各级化学分析检测人员的素质要求如下： ——初级检测人员，基本了解所从事检测方法的原理和专业知识，并具有执 行下列职责的能力： 按标准方法或有关操作规程正确地进行操作；熟悉并理解来样分析的要求， 以及对样品的处理；认真地做好原始记录，并按分析要求，报告分析结果；了解 并执行计量、技术安全、环保、劳动保护、文明生产有关规定。 ——中级检测人员，除了应具备初级检测人员水平外，应熟悉和掌握检测方 法的基础理论和专业知识， 化学分析方法的实际应用范围及其局限性，并具有执 行下列职责的能力： 正确地使用、维护仪器设备，能按各类标准熟练地进行分析测试；能独立制 定有关操作规程，或参与标准方法的制定：能审查和签发化学分析报告；能处理 和分析生产中出现的技术问题， 并具有对实验数据和检测结果进行必要的统计检 验和评估能力；指导初级人员的工作；熟悉并执行计量、技术安全、环保、文明 生产的有关规定。 ——高级检测人员，除了具备中级检测人员水平外，所从事的化学分析专业 应有较深的理论知识和专业知识，并有丰富的实践经验，能了解整个专业的发展 动向和发展趋势，具有对金属材料冶炼工艺、性能和特种工艺方面的有关知识， 并具有执行下列职责的能力： 对化学分析仪器设备具有选型、论证、验收、调试和开发应用的能力；按分 析对象的技术要求制定测试方案，审阅检测规程并正确地指导执行；了解本专业 国内外发展动态， 根据本专业发展要求制定发展计划或规划；处理初级人员难以 解决的技术问题或主持技术公关项目；指导初、中检测人员的工作并进行培训； 监督执行计量、技术安全、环保、劳动保护、文明生产的有关规定和制定有关制 度。 本须知是化学分析检测人员的入门知识，简要介绍了钢铁分析相关的知识。 有助于丰富分析检测人员的冶金方面的知识，仅作为了解冶金知识的参考。
赵 晗
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目录
第一章 钢铁生产简介 第二篇 铁 第三篇 第四章 钢 主要原辅材料质量要求与验收准则
第一章
钢铁生产简介
现代钢铁联合企业的主要生产流程分为两类:长流程和短流程。长流程目 前应用最广，其工艺特点是：铁矿石原料经过烧结、球团处理后，采用高炉生产 铁水，经铁水预处理后，由转炉炼钢、炉外精炼至合格成分钢水，由连铸浇铸成 不同形状的铸坯，轧制成各类成品。全球大约 70％的钢铁企业采取这种流程进 行生产。钢铁生产长流程如图 1 所示：
２．２ 炼铁知识问答 ２.2.1 高炉常用的铁矿石有哪几种?各有哪些特点？
答：工业用铁矿石是以其中含铁量占全铁 85%以上的该种含铁矿物来命名的。 含铁矿物分为氧化铁矿(Fe2O3、 Fe3O4)、含水氧化铁矿(Fe2O3.nH2O)和碳酸盐铁 矿(FeCO3)。高炉炼铁使用的铁矿石也就分为赤铁矿（红矿）Fe2O3、磁铁矿（黑 矿）Fe3O4、褐铁矿 Fe2O3nH2O 和菱铁矿 FeCO3。 赤铁矿的特征是它在瓷断面上的划痕呈赤褐色，无磁性。质软、易破碎、易 还原。含铁量最高是 70%。但有一种以γ－Fe2O3 形态存在的赤铁矿，结晶组织 致密，划痕呈黑褐色，而且具有强磁性，类似于磁铁矿。
第二章
炼铁
炼铁实质：是将铁从矿石中还原的过程 炼铁方法：高炉炼铁 炼铁原料：铁矿石、焦炭、溶剂等
生铁: 碳质量分数较高（wc>2.11%），杂质元素的含量也较高的铁碳合金，生铁 硬度高、性脆，很少直接使用。
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２．１原料
铁矿石：是主要的炼铁原料，有磁铁矿“Fe3O4” 、赤铁矿“Fe2O3” 、褐铁矿 “2Fe2O3．3H2O” 、菱铁矿“FeCO3” 。铁矿石中除铁的化合物外，还含有硅、锰、 磷、硫等的化合物，这些统称为脉石 焦炭：燃烧热为炼铁提供热源；不完全燃烧产生的 CO 气体作为还原剂，将铁 从矿石中还原出来 熔剂：石灰石（CaCO3） 、萤石（CaF2） ，白云石（CaMg（CO3）2。其作用是与 铁矿石中的脉石结合形成低熔点、密度小、流动性好的熔渣，使之与铁液分离， 以便获得较纯净的生铁液 高炉 主要产品是生铁，副产品有炉渣和炉气（冶炼过程和原理见图）
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短流程根据原料分为两类， 一类是铁矿石经直接熔融还原后，采用电炉或转 炉炼钢，其主要特点在于铁矿石原料不经过烧结、球团处理，没有高炉炼铁生产 环节，这种流程目前应用较少，大约占 10％以下；另一类是以废钢作为原料，
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由电炉融化冶炼后，进入后部工序，也没有高炉炼铁生产环节，这种工艺流程约 占 20％，为了提高生产效率，目前国内外许多钢铁厂在电炉冶炼中也采取兑加 铁水的工艺。钢铁生产短流程如图 2 所示。
钢铁: 是以 Fe 和 C 为主要组成元素，同时还含有 Si、Mn、P、S 等杂质元素的合 金。包含生铁与钢。 生铁: 碳质量分数较高（wc>2.11%），杂质元素的含量也较高的铁碳合金，生铁 硬度高、性脆，很少直接使用。 钢: 碳的质量分数较低（wc <2.11%），杂质元素的含量也较低的铁碳合金， 钢一般具有较好的强韧性，是常用的金属材料。 钢材: 钢锭或钢坯经压力加工成各种形状规格的钢材。
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赵 晗 周春燕 刘 杰 王法庆 王选英 孙盛敏
（２０１１年５月１５日）
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前言
本须知适用于理化检验人员学习相关炼铁、炼钢知识的参考书。有益于对冶 金知识的了解，有助于相关理化检验分析结果的判断及分析。 理化检验是确保产品内在质量、鉴定科研结果、评鉴产品性能的重要科学依 据。为此，确保专业配套，检测技术齐全，管理有序，人员精干，能独立履行其 技术职责尤为重要。 不但要满足日常的检测和复检的测试工作，还必须对材料及 其工艺，产品的质量和性能主动地实施控制、指导和推动。此外还要开展新的检 测技术和测试方法的研究。特别是高级理化检测人员，不但是专业技术带头人， 而且还应该是一名出色的科技研究人员 中冶京诚（营口）装备技术有限公司质量部检测中心的化学分析人员，应具 备高中以上的文化水平， 并经历一定时间的实践和技术培训，具有一定的化学分 析的基础理论和基本知识， 对化学分析方法原理，技术条件能充分理解和熟练使 用，各级化学分析检测人员的素质要求如下： ——初级检测人员，基本了解所从事检测方法的原理和专业知识，并具有执 行下列职责的能力： 按标准方法或有关操作规程正确地进行操作；熟悉并理解来样分析的要求， 以及对样品的处理；认真地做好原始记录，并按分析要求，报告分析结果；了解 并执行计量、技术安全、环保、劳动保护、文明生产有关规定。 ——中级检测人员，除了应具备初级检测人员水平外，应熟悉和掌握检测方 法的基础理论和专业知识， 化学分析方法的实际应用范围及其局限性，并具有执 行下列职责的能力： 正确地使用、维护仪器设备，能按各类标准熟练地进行分析测试；能独立制 定有关操作规程，或参与标准方法的制定：能审查和签发化学分析报告；能处理 和分析生产中出现的技术问题， 并具有对实验数据和检测结果进行必要的统计检 验和评估能力；指导初级人员的工作；熟悉并执行计量、技术安全、环保、文明 生产的有关规定。 ——高级检测人员，除了具备中级检测人员水平外，所从事的化学分析专业 应有较深的理论知识和专业知识，并有丰富的实践经验，能了解整个专业的发展 动向和发展趋势，具有对金属材料冶炼工艺、性能和特种工艺方面的有关知识， 并具有执行下列职责的能力： 对化学分析仪器设备具有选型、论证、验收、调试和开发应用的能力；按分 析对象的技术要求制定测试方案，审阅检测规程并正确地指导执行；了解本专业 国内外发展动态， 根据本专业发展要求制定发展计划或规划；处理初级人员难以 解决的技术问题或主持技术公关项目；指导初、中检测人员的工作并进行培训； 监督执行计量、技术安全、环保、劳动保护、文明生产的有关规定和制定有关制 度。 本须知是化学分析检测人员的入门知识，简要介绍了钢铁分析相关的知识。 有助于丰富分析检测人员的冶金方面的知识，仅作为了解冶金知识的参考。
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第一章 钢铁生产简介 第二篇 铁 第三篇 第四章 钢 主要原辅材料质量要求与验收准则
第一章
钢铁生产简介
现代钢铁联合企业的主要生产流程分为两类:长流程和短流程。长流程目 前应用最广，其工艺特点是：铁矿石原料经过烧结、球团处理后，采用高炉生产 铁水，经铁水预处理后，由转炉炼钢、炉外精炼至合格成分钢水，由连铸浇铸成 不同形状的铸坯，轧制成各类成品。全球大约 70％的钢铁企业采取这种流程进 行生产。钢铁生产长流程如图 1 所示：
２．２ 炼铁知识问答 ２.2.1 高炉常用的铁矿石有哪几种?各有哪些特点？
答：工业用铁矿石是以其中含铁量占全铁 85%以上的该种含铁矿物来命名的。 含铁矿物分为氧化铁矿(Fe2O3、 Fe3O4)、含水氧化铁矿(Fe2O3.nH2O)和碳酸盐铁 矿(FeCO3)。高炉炼铁使用的铁矿石也就分为赤铁矿（红矿）Fe2O3、磁铁矿（黑 矿）Fe3O4、褐铁矿 Fe2O3nH2O 和菱铁矿 FeCO3。 赤铁矿的特征是它在瓷断面上的划痕呈赤褐色，无磁性。质软、易破碎、易 还原。含铁量最高是 70%。但有一种以γ－Fe2O3 形态存在的赤铁矿，结晶组织 致密，划痕呈黑褐色，而且具有强磁性，类似于磁铁矿。
第二章
炼铁
炼铁实质：是将铁从矿石中还原的过程 炼铁方法：高炉炼铁 炼铁原料：铁矿石、焦炭、溶剂等
生铁: 碳质量分数较高（wc>2.11%），杂质元素的含量也较高的铁碳合金，生铁 硬度高、性脆，很少直接使用。
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２．１原料
铁矿石：是主要的炼铁原料，有磁铁矿“Fe3O4” 、赤铁矿“Fe2O3” 、褐铁矿 “2Fe2O3．3H2O” 、菱铁矿“FeCO3” 。铁矿石中除铁的化合物外，还含有硅、锰、 磷、硫等的化合物，这些统称为脉石 焦炭：燃烧热为炼铁提供热源；不完全燃烧产生的 CO 气体作为还原剂，将铁 从矿石中还原出来 熔剂：石灰石（CaCO3） 、萤石（CaF2） ，白云石（CaMg（CO3）2。其作用是与 铁矿石中的脉石结合形成低熔点、密度小、流动性好的熔渣，使之与铁液分离， 以便获得较纯净的生铁液 高炉 主要产品是生铁，副产品有炉渣和炉气（冶炼过程和原理见图）
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短流程根据原料分为两类， 一类是铁矿石经直接熔融还原后，采用电炉或转 炉炼钢，其主要特点在于铁矿石原料不经过烧结、球团处理，没有高炉炼铁生产 环节，这种流程目前应用较少，大约占 10％以下；另一类是以废钢作为原料，
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由电炉融化冶炼后，进入后部工序，也没有高炉炼铁生产环节，这种工艺流程约 占 20％，为了提高生产效率，目前国内外许多钢铁厂在电炉冶炼中也采取兑加 铁水的工艺。钢铁生产短流程如图 2 所示。
钢铁: 是以 Fe 和 C 为主要组成元素，同时还含有 Si、Mn、P、S 等杂质元素的合 金。包含生铁与钢。 生铁: 碳质量分数较高（wc>2.11%），杂质元素的含量也较高的铁碳合金，生铁 硬度高、性脆，很少直接使用。 钢: 碳的质量分数较低（wc <2.11%），杂质元素的含量也较低的铁碳合金， 钢一般具有较好的强韧性，是常用的金属材料。 钢材: 钢锭或钢坯经压力加工成各种形状规格的钢材。